冯诺依曼计算机设计思想与存储程序原理

"该资源是计算机组成原理白中英版第五版的课后答案，涵盖了冯诺依曼型计算机的设计思想及其组成部分，还涉及到存储器的相关概念，如存储容量、单元地址、数据字和指令字，以及指令和程序的定义。此外，还解释了计算机如何区分内存中的指令和数据，并介绍了内存、外存、CPU和适配器的功能。内容涉及了运算方法和运算器的基础知识，如整数的原码、反码、补码表示。" 在计算机科学中，冯诺依曼型计算机的设计思想是基础理论之一，它由约翰·冯·诺依曼提出，其核心理念是“存储程序并按地址顺序执行”。这种设计包含五个主要部分： 1. 存储器：用于存储程序和数据，分为内存（RAM，Random Access Memory）和外存（如硬盘、光盘）。内存是临时性存储，用于快速访问当前运行程序和数据；外存则提供长期存储，容量大但访问速度较慢。 2. 运算器：执行基本的算术和逻辑运算，如加法、减法、比较等。 3. 控制器：负责协调整个计算机系统的操作，解析指令，控制数据流和指令执行顺序。 4. 输入设备：将外部信息转化为计算机可识别的数据形式，如键盘、鼠标等。 5. 输出设备：将计算机处理的结果展示给用户，如显示器、打印机等。 存储容量指的是存储器能存储的二进制数据总量，通常以KB（千字节）、MB（兆字节）等为单位。单元地址是存储器中每个存储单元的唯一标识，用于定位数据。数据字是指计算机处理数据的基本单位，而指令字则表示一条具体的指令，由操作码和操作数两部分组成。 指令是计算机理解和执行的基本命令，由操作码指定操作类型，操作数指定参与操作的数据。程序是由一系列指令组成的序列，用于解决特定问题。计算机通过执行阶段的不同行为来区分内存中的数据和指令，取指阶段读取的是指令，执行阶段读取的是数据。 内存（RAM）是高速缓存，存储正在运行的应用程序和操作系统所需的临时数据。外存（如硬盘）存储长期数据，不直接被CPU访问，需要通过输入/输出操作进行数据交换。CPU（中央处理器）由运算器和控制器组成，负责执行指令和处理数据。适配器则是连接主机和外部设备的桥梁，负责信号转换和速率匹配，确保数据传输的正确性。 在数值表示中，原码是直接表示二进制数的正负，反码是除零外的负数的符号位不变，其余位按位取反，补码是反码加1，是计算机中存储和处理负数的标准方式。例如，8位编码下，-35的原码是-0100011，反码是10100011，补码是11011100。